بررسي شبيه سازي دوبعدي نورد حلقه داغ و تاثير پارامترهاي مختلف بر روي فرايند شكل دهي اسپول موتور

Investigation of 2-D Hot Ring Rolling Simulation and Effects of Different Parameters on Forming Process of Jet’s Spool

فرايند نورد حلقه جهت توليد حلقه­ هاي بدون درز جوش مي ­باشد كه در صنايع مختلف به ويژه ماشين­ سازي، هوافضا و هسته­­ اي كاربرد دارد. از مزاياي قابل توجه در فرآيند نورد حلقه، صرفه­ جويي در ماده اوليه، كاهش زمان توليد و انرژي مي­ باشد. با توجه به ماهيت پيچيده فرايند نورد حلقه و پارامتر­هاي تاثيرگذار بر روي آن لازم است تا قبل از ساخت حلقه­ هاي طرح­دار به جاي آزمايشات عملي شرايط كلي شكل ­دهي بر روي آن­ها با روش­ هاي عددي بررسي گردد. در اين پژوهش فرايند نورد حلقه داغ آلياژ Ti6Al4V جهت توليد اسپول موتور در نرم­ افزار آباكوس مورد توجه قرار گرفته است و به دليل طرح پيچيده پوسته و زمان طولاني شبيه­ سازي از مدل ساده شده ­اي جهت بررسي شرايط حاكم بر شبيه­ سازي صحيح فرايند استفاده شده است. با مقايسه مدل­هاي دوبعدي و سه­ بعدي مشخص شد كه دقت حالت دو­بعدي با در نظر گرفتن پارامتر­هايي بر اساس ابعاد غلتك­ ها و حلقه و همچنين سرعت شكل­ دهي مي­ تواند كم يا زياد باشد كه در اين مطالعه بازه قابل قبول براي آن­ها تعيين گرديد. در مدل مورد نظر با توجه به مقادير اين پارامتر­ها شبيه­ سازي از دقت قابل قبولي برخوردار است. در ادامه روش­ هاي افزايش سرعت حل در آباكوس، تاثير عوامل موثر بر روي شبيه­ سازي حلقه از جمله خصوصيات مكانيكي ماده مورد نظر، وجود غلتك ­هاي راهنما بر نتايج خروجي فرايند و امكان جدا­سازي معادلات ترمومكانيكي، بررسي گرديد. نتايج حاصل را مي­ توان در شبيه­ سازي نورد حلقه داغ آلياژهايي با خصوصيات مشابه با Ti6Al4V به طور مناسبي استفاده نمود.

The ring rolling process is widely used to manufacture seamless ring-shaped parts for automotive، aerospace and nuclear industry such as aero-engines and nuclear reactors parts. In addition، the savings in time، energy and material during the production of ring shaped parts have been instrumental in reducing the overall cost. Due to the complexity and high nonlinearity of the process، it is obviously difficult to investigate the process purely by analytical and experimental methods، more attention is paid to the finite-element method to explore and develop the advanced ring rolling technologies. In this research، simulation of hot ring rolling of titanium alloy (Ti6Al4V) has been investigated. For the sake of time، the effects of rolls dimension، their velocities and some assumptions in rolling process with two dimensional models were conducted. The results of 2-D and 3-D models might agree or disagree، depending on the key parameters. In this paper، according to the values of the key parameters، the 2-D models have been used as an appropriate case for simulation and analysis. The effects of some relaxing assumptions on ring rolling process، like material properties and guide rolls existence، have been studied. The results provide guidelines for hot ring rolling simulation of Ti6Al4V alloy.